bërthama atomike

dhe grimcat elementare

Kapitulli 32

Elementet e fizikës bërthamore

§251. Madhësia, përbërja dhe ngarkesa e bërthamës atomike. Numri i masës dhe ngarkimit

E. Rutherford, duke hetuar kalimin e -grimcave me një energji prej disa megaelektron-volt nëpër shtresa të holla ari (shih § 208), arriti në përfundimin se një atom përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht dhe elektrone që e rrethojnë atë. Pas analizimit të këtyre eksperimenteve, Rutherford tregoi gjithashtu se bërthamat atomike kanë dimensione afërsisht 10 -1 4 -10 -1 5 m (dimensionet lineare të një atomi janë afërsisht 10 - 10 m).

Bërthama atomike përbëhet nga grimca elementare - protonet dhe neutronet(Modeli proton-neutron i bërthamës u propozua nga fizikani sovjetik D. D. Ivanenko (l. 1904), dhe më pas u zhvillua nga V. Heisenberg).

Protoni (R) ka një ngarkesë pozitive e barabartë me ngarkesën elektroni, dhe masa e pushimit m p =1,6726 10 -2 7 kg 1836m e , ku m e - masa e një elektroni. Neutron (n) - grimcë neutrale me masë pushimi m n =1,6749 10 -2 7 kg 1839m e ,. Protonet dhe neutronet quhen nukleonet(nga lat. bërthamë - bërthamë). Numri total nukleone në një bërthamë atomike quhet numri masivPOR.

Karakterizohet bërthama atomike ngarkuar Ze ku e- ngarkesa protonike, Z - numri i tarifës bërthama, e barabartë me numrin e protoneve në bërthamë dhe që përkon me numrin serial element kimik në sistemin periodik të elementeve të Mendelejevit. Aktualisht, 107 elementë të tabelës periodike të njohura kanë numrin e ngarkesave të bërthamave nga Z=1 në Z=107.

Bërthama shënohet me të njëjtin simbol si atomi neutral: A Z X, ku X është simboli i elementit kimik, Z është numri atomik (numri i protoneve në bërthamë). POR - numri masiv (numri i nukleoneve në bërthamë).

Tani modeli proton-neutron i bërthamës është pa dyshim. U mor në konsideratë edhe hipoteza e strukturës proton-elektronike të bërthamës, por ajo nuk i qëndroi verifikimit eksperimental. Pra, nëse i përmbahemi kësaj hipoteze, atëherë numri masiv POR duhet të përfaqësojë numrin e protoneve në bërthamë dhe ndryshimin ndërmjet numri masiv dhe numri i elektroneve duhet të jetë i barabartë me ngarkesën e bërthamës. Ky model ishte në përputhje me vlerat e masave dhe ngarkesave izotopike, por binte në kundërshtim me vlerat e rrotullimeve dhe momenteve magnetike të bërthamave, energjinë e lidhjes së bërthamës, etj. Për më tepër, rezultoi të ishte i papajtueshëm me relacioni i pasigurisë (shih §215). Si rezultat, hipoteza e strukturës proton-elektronike të bërthamës u hodh poshtë.

Meqenëse atomi është neutral, ngarkesa e bërthamës përcakton numrin e elektroneve në atom. Numri i elektroneve përcakton shpërndarjen e tyre mbi gjendjet në atom, i cili, nga ana tjetër, përcakton vetitë kimike të atomit. Rrjedhimisht, ngarkesa e bërthamës përcakton specifikat e një elementi kimik të caktuar, d.m.th., përcakton numrin e elektroneve në një atom, konfigurimin e predhave të tyre elektronike, madhësinë dhe natyrën e fushës elektrike intraatomike.

Bërthamat me të njëjtin Z por të ndryshëm POR(d.m.th. me numër të ndryshëm neutronesh N=

POR - Z) quhen izotopet, dhe bërthama me të njëjtën A por Z të ndryshme - izobaret. Për shembull, hidrogjeni (Z=1) ka tre izotope: 1 1 H - protium (Z=1, N=0), 2 1 H - deuterium (Z=1, N= 1), 3 1 H - tritium (Z \u003d 1, N \u003d 2), kallaj - dhjetë, etj. Në shumicën dërrmuese të rasteve, izotopet e të njëjtit element kimik kanë të njëjtat veti kimike dhe pothuajse të njëjtat veti fizike ( Përjashtim bëjnë, për shembull, izotopet e hidrogjenit), të përcaktuara kryesisht nga struktura e predhave të elektroneve, e cila është e njëjtë për të gjithë izotopet e një elementi të caktuar. Një shembull i bërthamave izobare janë bërthamat 10 4 Be, 10 5 B, 10 6 C. Aktualisht, dihen më shumë se 2000 bërthama që ndryshojnë ose në Z, ose A, ose të dyja.

rrezja e bërthamës jepet me formulën empirike

R \u003d R 0 A 1 / 3, (251.1)

ku R 0 \u003d (1.3-1.7) 10 -1 5 m. Megjithatë, kur përdoret ky term, duhet pasur kujdes (për shkak të paqartësisë së tij, për shembull, për shkak të mjegullimit të kufirit të bërthamës). Nga formula (251.1) rezulton se vëllimi i bërthamës është proporcional me numrin e nukleoneve në bërthamë. Rrjedhimisht, dendësia e lëndës bërthamore është afërsisht e njëjtë për të gjitha bërthamat (10 17 kg / m 3).

Bërthama atomike u zbulua nga fizikani anglez E. Rutherford në vitin 1911 në eksperimentet mbi shpërndarjen e grimcave α ndërsa ato kalojnë nëpër materie. Skema e këtij eksperimenti u dha nga ne në leksionin e parë (shih Fig. 1.1), u dha edhe aty. Përshkrim i shkurtër. Përvoja e Rutherford-it na shërbeu në leksionin e parë si pikënisje për të diskutuar modelin planetar të atomit dhe problemin e paqëndrueshmërisë së atomit në këtë model. Tani do të interesohemi për vetë thelbin.

Bërthama- pjesa masive qendrore e atomit, e përbërë nga protone dhe neutrone. Pothuajse e gjithë masa e një atomi është e përqendruar në bërthamë (më shumë se 99.95%). Madhësitë e bërthamave janë rreth 10 -15 ÷10 -14 m.Bërthamat kanë ngarkesë pozitive, të shumëfishta ngarkesë elementare e:

Një numër i plotë Z quhet numri i tarifës. Ajo përkon me numrin rendor të elementit në sistemin periodik të elementeve (shih leksionin 9, § 2).

Bërthama përbëhet nga protone dhe neutrone (ne do ta sqarojmë këtë deklaratë më poshtë).

Termi "proton" (nga greqishtja protos - së pari) u prezantua nga Rutherford në fillim të viteve 1920. Protoni shënohet me simbolin "p", ai ka karakteristikat e mëposhtme.

Protoni- një nga dy të qëndrueshme grimcat elementare(një grimcë tjetër e qëndrueshme është elektroni).

masë protonike:

këtu m e është masa e elektroneve.

AT fizika bërthamore dhe në fizikën e grimcave elementare, është zakon që masat të shprehen në njësi të energjisë, duke shumëzuar vlerën e tyre në sistemin SI, me katrorin e shpejtësisë së dritës nga 2, në përputhje me formulën relativiste që lidh masën e një grimca në energjinë e saj të pushimit (shih Pjesën 1, (12.7)) : W 0 = m s 2 .

Pra, masa e një grimce e barabartë me 1 MeV (më saktë, 1 MeV / s 2) në sistemin SI do të jetë e barabartë me:

E shprehur në MeV, masa e elektronit është:

ngarkesa protonike- është e barabartë me elementare:

Protoni ka rrotullim s = 1/2 dhe, si rrjedhim, i bindet parimit të përjashtimit të Paulit (shih Leksionin 9, § 1).

Protoni ka të vetin moment magnetik :

Një njësi matëse e momentit magnetik quhet magnetoni bërthamor . (Krahaso me magnetonin Bohr të prezantuar në pjesën 2 me formulën (13.19), ku në formulën e ngjashme me (16.7) masa e elektronit m e ishte në vendin m p, që do të thotë se magnetoni bërthamor është 1836 herë (shih (16.2)) më pak sesa magnetoni i Bohr-it). Momenti magnetik i protonit është afërsisht 660 herë më i vogël se momenti magnetik i elektronit.

Neutron u zbulua në vitin 1932 nga fizikani anglez D. Chadwick, një student i Rutherford. Emërtimi i neutronit është simboli "n". Ngarkesa elektrike e neutronit është zero.

Masa neutronike:

Meqenëse masa e një neutroni është më e madhe se masa e një protoni, ai është i paqëndrueshëm dhe zbërthehet në një gjendje të lirë sipas skemës:

këtu është simboli i elektronit,

Simboli për antineutrino.

Koha që i duhet gjysmës së numrit fillestar të neutroneve për t'u zbërthyer ( gjysem jete ) T 1/2 ≈ 12 minuta.

Neutroni, si protoni, ka rrotullim s=1/2 dhe për këtë arsye i bindet parimit të përjashtimit të Paulit.

Pavarësisht neutralitetit elektrik, neutroni ka momentin e vet magnetik :

Shenja "-" tregon se momenti magnetik është i drejtuar kundër mekanikës (spin). Ky fakt tashmë tregon praninë e një strukture të brendshme në neutron.

Raporti i momentit magnetik të protonit me momentin magnetik të neutronit është i barabartë me 3/2 me një saktësi të lartë. Shpjegimi për këtë është dhënë në bazë të konceptit të struktura e kuarkut proton dhe neutron.

Modeli protoneutron bërthama atomike u propozua në vitin 1932 nga fizikani sovjetik D. Ivanenko pas zbulimit të neutronit. Më pas ky model u zhvillua nga fizikani gjerman W. Heisenberg.

Protonet dhe neutronet kanë emer i perbashket nukleonet, d.m.th. pjesë bërthamore. Vini re se neutroni është një grimcë e qëndrueshme në bërthamë.

Numri i përgjithshëm i nukleoneve në bërthamë shënohet me shkronjën A dhe quhet numri masiv bërthamat.

Numri i neutroneve në bërthamë shënohet me shkronjën N. Nëse marrim parasysh se numri i protoneve në bërthamë (numri i ngarkesës) shënohet me shkronjën Z, atëherë për numrin e neutroneve kemi:

Sipas koncepteve moderne, protonet dhe neutronet përbëhen nga kuarket dhe gluonet dhe bërthama atomike një sistem kompleks, i përbërë nga një numër i madh kuarkesh, fushash gluonesh dhe mezonesh që ndërveprojnë me njëra-tjetrën. Detyra e një përshkrimi konsistent teorik të bërthamës atomike shtrohet në kuadrin e kromodinamika kuantike. Megjithatë, për shkak të kompleksitetit të tij, ky problem ende nuk është zgjidhur.

Kur përshkruhet bërthama atomike dhe reaksionet bërthamore që ndodhin me energji të ulëta (≤ 1 GeV për nukleon), mund të supozohet me saktësi të mirë se bërthama përbëhet nga një numër i mirëpërcaktuar nukleonësh që lëvizin me shpejtësi jorelativiste (v 2 /c 2 ~ 0.1).

Madhësia e kernelit të përcaktuara mjaft saktë nga formula:

këtu Ф - fermi - një njësi gjatësie në fizikën bërthamore, e barabartë me 10 -15 m.

Simboli i mëposhtëm përdoret për të përcaktuar bërthamat:

këtu X është simboli kimik i këtij elementi në tabelën periodike, A është numri masiv, Z është numri i ngarkesës.

Bërthamat me të njëjtën Z por A të ndryshme quhen izotopet. Vetitë kimike të elementeve përcaktohen nga elektronet valente.

Protonet kanë të njëjtin numër elektronesh, pra në mënyrën e tyre vetitë kimike atomet e protonit janë saktësisht të njëjtë.

Shumica e elementeve kimike kanë disa protone të qëndrueshme. Për shembull, hidrogjeni ka tre izotope:

Hidrogjeni dhe deuteriumi i zakonshëm janë të qëndrueshëm, tritiumi është radioaktiv, gjysma e jetës së tij është T 1/2 = 12,35 vjet.

Fundi i punës -

Kjo temë i përket:

LEKTURA N 1 Informacion i shkurtër historik. Rrezatimi termik. Rrezatimi i trupit të zi. Ligji i Kirchhoff-it. Rezultatet e leksionit N 1

LEKTURA N Informacion i shkurtër historik rrezatimi termik Rrezatimi i trupit të zi Ligji i Kirchhoff-it Rezultatet e leksionit N... LEKSIONA N Problemi i rrezatimit të trupit të zi Formula e Ligjit të Plankut... LEKTORIA N Problemi i efektit fotoelektrik Ekuacioni i Ajnshtajnit për efektin fotoelektrik Rezultatet e leksionit N...

Nëse keni nevojë për materiale shtesë për këtë temë, ose nuk keni gjetur atë që po kërkoni, ju rekomandojmë të përdorni kërkimin në bazën e të dhënave tona të veprave:

Çfarë do të bëjmë me materialin e marrë:

Nëse ky material doli të jetë i dobishëm për ju, mund ta ruani në faqen tuaj në rrjetet sociale:

Të gjitha temat në këtë seksion:

Problemi i rrezatimit të trupit të zi. Formula Planck. Ligji i Stefan-Boltzmann-it, ligji i Wien-it
§ 1. Problemi i rrezatimit të trupit të zi. Formula e Plankut Problemi i rrezatimit të trupit të zi ishte të

Ligji i Stefan-Boltzmann-it dhe ligji i Wien-it
Nga (1.11) për një trup absolutisht të zi, kur rω = f(λ, Т), marrim shkëlqimin e energjisë R(T) duke integruar funksionin f(ω, Т) (2.2) në të gjithë diapazonin e frekuencës.

problemi i efektit fotoelektrik
Efekti fotoelektrik është emetimi i elektroneve nga një substancë nën veprimin e rrezatimit elektromagnetik. Një efekt i tillë fotoelektrik quhet i jashtëm. Është për të që ne do të flasim në këtë

Rezultatet e leksionit N 3
1. Efekti fotoelektrik është emetimi i elektroneve nga një substancë nën ndikimin e rrezatimit elektromagnetik. 2. Studime eksperimentale efekti fotoelektrik, i dhënë në vitet 1900-1904, tregoi se

Teoria e Bohr-it për atomin e hidrogjenit
Atomi i hidrogjenit është më i thjeshti nga të gjithë atomet. Bërthama e saj është protoni i grimcave elementare. Masa e protonit është 1836 herë më e madhe se masa e elektronit, si rezultat i së cilës bërthama mund të konsiderohet e palëvizshme në përafrimin e parë

Kushti për stacionaritetin e gjendjes së atomit është kuantizimi i momentit këndor të elektronit L.
Kur një elektron lëviz përgjatë një orbite rrethore me rreze rn (n = 1,2,3,...), momenti këndor i tij Ln = mevrn duhet të jetë një shumëfish i konstantës së Planck-ut, pjesëtuar me 2.

Rezultatet e leksionit N 4
1. Ekuacioni i lëvizjes së një elektroni në modelin planetar të një atomi, i shkruar në bazë të ligjit të dytë të Njutonit, lejon që një atom të ketë çdo madhësi, ndërsa përvoja tregon se madhësia e atomeve është e rendit 10-1.

Energjia e fotonit
4. Momenti i një fotoni

Hipoteza e De Broglie. Vetitë valore të elektroneve
Sipas hipotezës së de Broglie, çdo grimcë lëvizëse me energji E dhe momentum i korrespondon një valë me frekuencë v = E/h, gjatësi vale λ = h/p dhe vektor valor. Ashtu si në rastin e pho

Marrëdhëniet e pasigurisë janë pasojë e dualitetit valë-grimcë të objekteve kuantike.
Shumë kohë përpara krijimit Mekanika kuantike në optikë, lidhja midis gjatësisë së një treni me valë të lehtë Δx dhe pasigurisë së numrit të valës së këtij treni Δk ishte i njohur:

ekuacioni i Shrodingerit
Ekuacioni i valës që ju lejon të gjeni funksionin valor të një grimce që lëviz në një fushë të caktuar force ka formën e mëposhtme:

Zgjidhja e ekuacionit të Shrodingerit për rastet më të thjeshta: një grimcë e lirë dhe një grimcë në një pus potencial njëdimensional pafundësisht të thellë
Për një grimcë të lirë, energjia potenciale është U ≡ 0. Ekuacioni i Shrodingerit (7.3) në këtë rast duket kështu:

Rezultatet e leksionit N 7
Ekuacioni i valës për funksionin Ψ u mor në vitin 1926 nga E. Schrödinger dhe mban emrin e tij, ekuacioni i Shrodingerit. Për një grimcë që lëviz në një fushë të jashtme, ajo ka formën e mëposhtme (shih (7.

Rezultatet e leksionit N 8
1. Formula (8.3) për energjinë e gjendjeve të palëvizshme të atomit të hidrogjenit, e marrë në bazë të ekuacionit të Shrodingerit, përkon me një formulë të ngjashme (4.8) të marrë në teorinë e Bohr-it të atomit të hidrogjenit, m.

Spin i një elektroni. Parimi Pauli. Fermionet dhe bozonet.
Siç u përmend në fund të § 3 të leksionit të mëparshëm, vijat spektrale atomet e hidrogjenit tregojnë një strukturë të imët. Struktura e imët është e natyrshme në spektrat e të gjithë atomeve. Për shpjegim

Shpjegimi i varësisë nga temperatura e kapaciteteve termike të gazeve
Në pjesën 4, ligjërata N 4, u diskutua grafika varësitë eksperimentale kapacitetet termike CV për dy gaze: argon monoatomik (Ar) dhe hidrogjen diatomik (H2). Grafikoni progresin për

Rezultatet e leksionit N 9
1. Elektroni ka momentin e tij këndor LS , që nuk lidhet me lëvizjen në hapësirë. Moduli i brendshëm i momentit këndor përcaktohet nga numri kuantik spin

Gaz elektron në modelin e një pusi njëdimensional me potencial të thellë pafundësisht. Gaz elektron në modelin e një pusi potencial tre-dimensional pafundësisht të thellë
Elektronet e valencës në metal mund të lëvizë mjaft lirshëm brenda vëllimit të mostrës metalike. Energji potenciale elektroni brenda një kampioni metalik është afërsisht konstant, por

Gaz elektronik në T > 0. Shpërndarja Fermi-Dirac
Oriz. 11.1 Figurat e mësipërme 11.1 tregojnë një pus potencial njëdimensional të mbushur me

Rezultatet e teorisë kuantike të përçueshmërisë elektrike të një metali
Në pjesën 4 të këtij kursi, u dha formula (6.9) për σ - përçueshmëri specifike, e marrë nga P. Drude në kuadrin e teorisë klasike të përçueshmërisë elektrike:

Bozonet. Shpërndarja Bose-Einstein
Një bozon është një grimcë ose (një kuazi-grimcë - si, për shembull, një fonon - një kuant dridhjesh elastike në të ngurta) me rrotullim zero ose numër të plotë. Tek bozonet

Rezultatet e leksionit N 12
1. Teoria kuantike përçueshmëria elektrike e metaleve jep formulën (12.2) për përçueshmërinë specifike σ:

Origjina e brezave të energjisë në kristale. Metalet
Fizikisht, origjina e strukturës së brezit në një kristal lidhet me formimin e një kristali nga atomet N, secila prej të cilave në gjendje të lirë ka një spektër të veçantë elektronik të energjisë (me

Përçueshmëria e brendshme e gjysmëpërçuesve
Ndër elementët e tabelës periodike, gjermani dhe silikoni janë gjysmëpërçues tipikë. Hendeku i brezit për germanium është 0.66 eV, për silikon është 1.1 eV (në T = 300 K). Me 4 elemente valente

Rezultatet e leksionit N 13
Kur atomet bashkohen për të formuar një kristal, ato nivelet e energjisë për shkak të parimit Pauli, ato shndërrohen në një sistem nënnivelesh të ndara shumë afër - energjia e lejuar

Papastërtitë e donatorëve, gjysmëpërçuesit e tipit n
Për gjysmëpërçuesit katërvalent të germaniumit (Ge) dhe silikonit (Si), papastërtitë e dhuruesit janë atome të elementeve pesëvalente si fosfori (P), arseniku (As), me

papastërtitë pranuese. gjysmëpërçuesit e tipit p
Papastërtitë pranuese për germaniumin dhe silikonin janë atome të elementeve trevalente si bor (B), alumin (Al), galium (Ga), indium (In). Emri "akce

Tranzicioni elektron-vrimë. diodë gjysmëpërçuese
Le të krijojmë një kontakt nga dy gjysmëpërçues, njëri prej të cilëve është i tipit p dhe tjetri i tipit n, siç tregohet në figurën 14.3. Një kontakt i tillë quhet bashkim elektron-vrima, ose kryqëzim p-n.

Trioda gjysmëpërçuese - tranzistor
Një triodë gjysmëpërçuese, ose transistor, është një pajisje elektronike e krijuar për të përforcuar, gjeneruar dhe konvertuar sinjalet elektrike. Ai përbëhet nga dy p-n kryqëzimet krijuar në

Rezultatet e leksionit N 14
Atomet e elementeve pesëvalente si fosfori (P), arseniku (As), antimoni (Sb) i shtuar në rrjetën kristalore të gjysmëpërçuesve tetravalent germanium (Ge) ose silic (Si) quhen

Rezonator optik
Për të transformuar superlumineshencën në gjeneratë rrezatimi lazerështë e nevojshme të kemi një reagim pozitiv të dhënë nga rezonatori optik.

Mënyrat për të krijuar përmbysje të popullsisë
Procesi i krijimit të një përmbysjeje të popullsisë quhet pompim. Në varësi të strukturës së mediumit aktiv, lloje te ndryshme pompimi. Në të ngurta dhe të lëngshme

Llojet e laserëve dhe aplikimi i tyre
Sipas mënyrës së funksionimit, lazerët mund të ndahen në veprim pulsues dhe të vazhdueshëm. Sipas llojit të mediumit aktiv, lazerët ndahen në gaz, të lëngshëm, gjysmëpërçues

Rezultatet e leksionit N 15
Një lazer, ose gjenerator kuantik optik, është një pajisje që gjeneron valë elektromagnetike koherente për shkak të emetimit të stimuluar të dritës nga një medium aktiv.

Defekti masiv dhe energjia lidhëse e bërthamës atomike. forcat bërthamore
Siç tregon përvoja, masa e bërthamës mn është më e vogël se masa totale e nukleoneve që përbëjnë bërthamën. Ky fakt shpjegohet me mekanika relativiste bazuar në formë

Rezultatet e leksionit N 16
Bërthama është pjesa masive qendrore e atomit, ku përqendrohet më shumë se 99,95% e masës së atomit. Bërthama ka një ngarkesë pozitive qR, një shumëfish i ngarkesës elementare

Disa informacione nga historia e zbulimit të ndarjes së bërthamës së uraniumit
Pas zbulimit të neutronit, fizikanët morën në dispozicion një grimcë të aftë, për shkak të mungesës së një ngarkese, të depërtonte në çdo bërthamë, përfshirë bërthamat e rënda. Studimet e efektit të neutroneve në bërthama,

Reaksioni bërthamor zinxhir. Bombe berthamore
Pas zbulimit të ndarjes së uraniumit, W. Zinn dhe L. Szilard, si dhe G.N. Flerov tregoi se gjatë ndarjes së një bërthame uraniumi, më shumë se një neutron fluturon jashtë. Hulumtime të mëtejshme

Reaktor bërthamor
Reaktor bërthamorështë një objekt që përmban lëndë djegëse bërthamore në të cilën kontrollohet reaksion bërthamor. Si një substancë e zbërthyer në reaktorë, natyrale (ose pak

Reagimi i shkrirjes së bërthamave atomike. Problemi i reaksioneve termonukleare të kontrolluara
Siç është përmendur tashmë në § 2 të këtij leksioni, një sasi shumë e madhe energjie lirohet gjatë reaksionit të shkrirjes (fuzionit) bërthamor të bërthamave të lehta atomike. Por në mënyrë që atomi të bashkohet

Ligji i zbërthimit radioaktiv
Ligji i zbërthimit radioaktiv jep varësinë e N(t) -numrit të bërthamave radioaktive nga koha. Meqenëse bërthamat individuale radioaktive zbërthehen në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra, mund të supozojmë se numri i bërthamave d

Ndërveprimi i rrezatimit radioaktiv me lëndën
Njerëzit nuk janë në gjendje të zbulojnë rrezatimin me shqisat e tyre. Prandaj, një detyrë e rëndësishme është studimi i veçorive të ndërveprimit të rrezatimeve të ndryshme radioaktive me materien.

Metodat për regjistrimin e rrezatimit jonizues
Grimcat e ngarkuara shpejt që kalojnë nëpër materie lënë pas një gjurmë atomesh të jonizuar dhe të ngacmuar. Neutronet dhe γ-kuantet, duke bashkëvepruar me bërthamat dhe atomet, krijojnë të shpejtë sekondare

Rezultatet e leksionit N 18
1. Radioaktivitet quhen vetitë e bërthamave atomike për të ndryshuar në mënyrë spontane përbërjen e tyre (ngarkesa z dhe numri i masës A) duke emetuar një element.

Modeli proton-neutron i strukturës së bërthamës u propozua në vitin 1932 nga shkencëtari sovjetik Ivanenko D.D. dhe fizikani gjerman W. Heisenberg pothuajse njëkohësisht.

Në këtë model, bërthama është pjesa qendrore e atomit, në të cilën pothuajse e gjithë masa e atomit dhe pozitive e tij ngarkesë elektrike. Sipas këtij modeli, të gjitha bërthamat e atomeve përbëhen nga grimca elementare: protonet (p) dhe neutronet (n), të cilat konsiderohen të jenë dy gjendje ngarkese të një grimce. nukleon.

Ngarkesa e protonit është pozitive, numerikisht e barabartë me ngarkesën e elektronit 1,6 10 -19 C. Neutroni nuk ka ngarkesë. Masa e mbetur e protonit është 1836 herë më e madhe se masa e mbetur e elektronit, masa e neutronit është më e madhe se masa e protonit me 2,5 masa elektronike. Protoni dhe neutroni kanë një rrotullim gjysmë të plotë dhe i përkasin klasës së grimcave të fermionit.

Ngarkesa e bërthamës është vlera Ze, ku e është ngarkesa elementare Z është numri i ngarkesës i barabartë me numrin rendor të elementit në tabelën periodike të Mendelejevit, që do të thotë numri i protoneve në bërthamë. Aktualisht njihen elementë me Z nga 1 në 107. Shkronja N tregon numrin e neutroneve në bërthamë. Numri i përgjithshëm i nukleoneve në një bërthamë quhet numri masiv A:

Simbolet përdoren për të përcaktuar bërthamat atomike. Nëse X është simboli i një elementi kimik, atëherë simboli për bërthamën është ose ose. Për shumicën e bërthamave N≥Z. Për elementët e lehtë ≃ 1, për elementët e rëndë (në fund të tabelës periodike) ≃ 1.6. Bërthamat me të njëjtin numër ngarkesë Z por me numër të ndryshëm masiv A quhen izotopet. Në izotopet në bërthamë përmbajnë një numër të ndryshëm neutronesh.

Pra hidrogjeni ka 3 izotope: - protium (më shpesh vetëm hidrogjen) Z=1, N=0, A=1;

Deuteriumi Z=1, N=1, A=2;

Tritium Z= 1, N= 2, A= 3.

Kallaji ka 10 izotope të qëndrueshme. Uraniumi (Z = 92) ka 12 izotope me numra masiv nga 228 në 239. Uraniumi natyror përmban kryesisht 2 izotope (0.7%) dhe (99.3%).

Bërthamat me të njëjtin numër masiv A por me numra të ndryshëm ngarkese Z quhen izobaret. Për shembull, bërthama e izotopit të squfurit dhe bërthama e izotopit të argonit janë izobare. Ekzistojnë edhe triada isobarike:,,. Në natyrë, ka rreth 300 izotope të qëndrueshme (të qëndrueshme) dhe rreth 1000 artificiale (radioaktive).

Bërthama ka momentin e saj këndor (spin) të barabartë me shuma vektoriale rrotullimet e nukleoneve përbërëse të tij. Spin do të thotë rrotullim numër kuantik. Për protonet dhe neutronet, është e barabartë me 1/2, dhe numri kuantik i spinit magnetik m Z = ± 1/2. Për të llogaritur rrotullimin e bërthamës, ka rëndësi barazia ose rastësia e numrave Z dhe N. Bërthamat çifte kanë zero rrotullime në gjendjen bazë. Për tek-tek - rrotullimet kanë vlera të plota. Çift-tek kanë vlera gjysmë të plota 1/2; 3/2; 5/2 etj.

Grimcat bërthamore kanë të tyren momentet magnetike, shuma e të cilave përcaktohet momenti magnetik bërthamor përgjithësisht. Njësia matëse e momenteve magnetike është helmi i magnetonit bërthamor μ, i ngjashëm me magnetonin Bohr

ku m p është masa e protonit. Mund të shihet se magnetoni bërthamor është 1836.5 herë më i vogël se magnetoni Bohr, që nënkupton se vetitë magnetike të atomeve përcaktohen nga vetitë magnetike të elektroneve.

Momenti magnetik i protonit μ p dhe neutronit μ n janë